[发明专利]用于冷却细粒状固体散料同时置换包含在其中的空隙空间气体的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于冷却由煤气化产生的细粒状的热的固体散料、同时置换包含在该固体散料中的空隙空间气体(Lückenraumgas)的装置，其中该装置原则上也可以用于冷却由其他粗煤气生成工艺产生的固体散料，但是特别是适合于冷却在煤气化工艺中产生的烟道尘(Flugasche)，因为烟道尘还包含在颗粒之间和在颗粒中的煤气化气体或粗煤气的组分，所述颗粒可通过按照本发明的装置去除，其中待冷却的固体同时被气体绕流，该气体保证典型地作为散料存在的待冷却的固体的连续的流动通畅性。本发明还涉及一种用于冷却热的固体的方法，其中该方法特别是可用于分离由煤气化工艺产生的烟道尘。

背景技术

在对煤或含煤的固体进行气化时，通过含氧气或含氧气和水蒸气的气体将原始固体转换成合成煤气，该合成煤气主要由一氧化碳和氢气组成并含有烟道尘形式的固体，该固体主要由包含在煤中的烟灰和/或固化的炉渣组成。固体含量根据所使用的燃料而变化。为了产生合成煤气，原则上也能够使用其他含煤的燃料替代煤。适用于气化以产生合成煤气的其他适合的含煤燃料例如有泥煤、氢化残余物、剩余物、垃圾、生物物质或这些材料的混合物以及与煤的混合物。根据所使用的燃料，在通过气化产生的合成煤气中得到变化的固体含量，该固体含量通过适合的装置分离并且必须冷却。

适合于分离的装置例如是旋风分离器、过滤器或电分离器。主要由烟道尘组成的固体以热的形式典型地作为散料出现，并且必须在继续使用或清除之前冷却。在此散料特别指的是固体颗粒与包含在其间的气体的浓密混合物。此外，分离的固体在颗粒之间的间隙中和在颗粒的空隙中还含有大量不洁且有毒的合成气体，这些合成气体在继续使用或清除固体之前必须去除。

为了冷却固体，在现有技术中存在固体冷却器，其典型地由容器组成，这些容器被待冷却的固体散料流过，并且这些容器在内部含有横向于流动方向设置的管道，这些管道被热传导的液体流过，并且这些管道使在其旁边流动的固体散料冷却到较低的温度。适合的冷却装置还有冷却的冲击面或被热传导的液体流过的管道，这些管道具有矩形的横截面。这些管道例如以引导液体的中空体形式构成。

DE 102006045807 A1描述了用于冷却流动性的或流动通畅的散料物的装置，其中该装置构成为热交换器，其使待冷却的散料物通过引导液体的管道冷却到较低的温度。在此管道以相互接连的管列相互错开地设置。管道通过管列倾斜于该管列对准，其中管列被适合的冷却剂或加热剂流过。在管列的一端上存在用于供应加热剂或冷却剂的装置，在另一端上存在用于输出加热剂或冷却剂的装置。待冷却的散料物横向于管列引导通过热交换器。管列以模块形式分组，其中这些模块在相互连接时通过管道在管列中的横向布置结构齿形地相互嵌接。这能够实现模块的本质上水平或竖直的堆叠，以适配于在运行中的各种功率要求。

EP 934498 B1描述了用于粒状或流动通畅的散料物的井式冷却器，其由用于待冷却的固体的供应单元、冷却单元和排出单元构成。冷却单元典型地由六面体容器构成，横向于流动方向设置的管道延伸在该容器中，所述管道在冷却单元内部延伸在两个对置的壁之间，并且冷却剂如空气或水引导通过所述管道。在此管道以管束的形式分组，其水平地在对置的侧壁之间延伸并设置在多个上下叠置的列中。

所述装置对于固体冷却是有效的，但是存在不能置换或去除在颗粒中和在颗粒之间含有的空隙空间气体的缺陷。相比之下，如果不使用自由的流动通畅的固体散料，所述装置还容易形成塞堵。

在现有技术中列举的具有管束或中空体的井式冷却器在所有情况下以流动通畅的固体散料为前提。但是本发明所关注的烟道尘具有明显不同的特性，其必须以特殊的方式考虑以能够保证冷却装置的平稳运行。烟道尘的特征在于小的平均颗粒尺寸，例如2至6微米的范围，且还具有可含有明显较小颗粒的颗粒尺寸分布。在由Geldart(D.Geldart，Power Techn。7，285-293，1973)作出的用于描述流动特性的气体-固体系统等级中，烟道尘典型地属于Geldart分组C或属于至Geldart分组A的过渡。